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\chapter*{Kurzzusammenfassung}
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Mit kryptografischen Fortschritten und Techniken wie der formalen Verifizierung, die zu immer sichererer Software
führen, rückt die Hardwareebene in den Fokus der aktuellen Computersicherheitsforschung. Der Stand der Technik in
der Hardwaresicherheit stützt sich jedoch oft noch auf den Einsatz mikroelektronischer Integration, um Sicherheit durch
Verschleierung zu erreichen, anstatt aufgrundlegendere Sicherheitsgarantien. Manchmal wird auch Manipulationsschutz auf
Systemebene eingesetzt, der jedoch aufgrund der hohen Kosten und der geringen Leistung von Geräten wie
Hardware-Sicherheitsmodulen (HSMs) nach wie vor auf Nischenanwendungen beschränkt ist.

In dieser Arbeit stellt Jan Sebastian Götte das Inertial Hardware Security Module (IHSM) vor, eine neue Architektur für
kostengünstige Hardware-Sicherheitsmodule, die einen hohen aktiven Manipulationsschutz bieten und gleichzeitig
Rechenleistungen unterstützen, dieim Vergleich zu herkömmlichen HSMs viel größer, schwerer und leistungsstärker sind. In
einem IHSM wird das kostspielige und schwer zu beschaffende Manipulationserkennungsgitter eines herkömmlichen HSM durch
ein Mesh aus einfachen Leiterplatten ersetzt, das sich mit hoher Geschwindigkeitum die Nutzlast dreht. Da sich das Mesh
dreht, kann es nicht manipuliert werden, und die Sicherheit herkömmlicher Mesh, die in maßgeschneiderten
Fertigungsprozessen hergestellt werden, kann mit viel einfacheren und kostengünstigeren Konstruktionstechnikenerreicht
werden. Die Dissertation präsentiert Lösungen für wichtige technische Herausforderungen bei der Konstruktion von IHSMs,
darunter ein hochsymmetrischesplanares Induktionsspulendesign für die rotierende drahtlose Energieübertragung und ein
hochpräzises Überwachungssystem für kostengünstige Sicherheitsgitter.

Unter Anwendung der IHSM-Technologie schließt die Dissertation mit zwei Analysen von Anwendungsfällen, die durch die
erhöhte Größe und Verlustleistungsfähigkeit von IHSMs ermöglicht werden. In der ersten Analyse wird ein IHSM-gesicherter
Relaisknoten für Quantenschlüsselverteilungssysteme (QKD) vorgeschlagen, der deren praktische Implementierung über
beliebige Entfernungen ermöglicht, wasaufgrund grundlegender physikalischer Einschränkungen vertrauenswürdige
Relaisstationen erfordert. In der Studie werden IHSMs für solchehochsicheren QKD-Relais angepasst, indem der
IHSM-Netzdurchgang mit einem sekundären manipulationssensitiven Netz gesichert wird. In diesem Aufbau wird
ein Klammerdesign vorgeschlagen, das den Durchgang durch Glasfasern mit geringen Verlusten unterstützt.

Der zweite vorgeschlagene Anwendungsfall passt ein IHSM-Gehäuse an die Anforderungen hinsichtlich Größe, Leistung und
Wärmeableitung eines Hochleistungsservers an, um gemeinsam genutzte sichere Multiparty-Computing-Workloads (MPC) zu
unterstützen. MPC ist in der Praxis durch Netzwerkbandbreite und Latenzbedingungen eingeschränkt, die ohne physisch
sichere Knoten nicht vermieden werden können. Herkömmliche HSMskönnen MPC-Workloads nicht bedienen, da ihre
kryptografische Leistung um viele Größenordnungen zu gering ist. Ein durch IHSM gesicherter MPC-Knoten umgeht diese
Einschränkungen und eröffnet ein neues Leistungsspektrum.
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